传感器与检测技术第7章.ppt

1、第7章，感磁式传感器，主要内容是7.1磁感应式传感器7.2霍尔式传感器，7.1磁感应式传感器，磁感应式传感器也称为磁电式传感器，是利用电磁感应的原理将被测量(例如振动、位移、转速等)转换为电信号的传感器。 不需要辅助电源，可将被测量对象的机械量转换为易于测量的电信号的有源传感器。 由于输出功率大，性能稳定，具有一定的工作带宽(101000 Hz )，因此被普遍使用。 根据7.1.1工作原理、电磁效应定律，导体在稳定的一定磁场中，在垂直磁场方向上运动时，导体内产生的感应电位是、永久磁通传感器、工作原理：磁路系统产生一定的直流磁场，磁路中的工作空气隙是一定的其运动部件是线圈(可动线圈式)也是吸铁石

2、(可动铁元素式) 当壳体与被测振动体一起振动时，弹簧柔软，运动零配件的质量相对较大，振动频率高于一盏茶(远远大于传感器固有频率)时，运动零配件的惯性大，不能与振动体一起振动，几乎静止，振动能几乎被弹簧吸收， 永久吸铁石与线圈之间的相对运动速度与振动体的振动速度相近的可变磁通式磁电传感器的结构图(a )为开磁路(b )、可变磁通式磁电传感器，图(a )为开磁路可变磁通式：线圈、吸铁石静止，测定齿轮安装在被测定旋转体上，与被测定体一起旋转。 每旋转一圈齿，齿的凹凸就会引起磁路的磁敏电阻变化，磁通也变化一次，在线圈中产生感应电位，其变化频率等于被测量转速与测量齿轮的齿数的积。 该传感器结构简单，但输

3、出信号小，有在高速轴上安装齿轮的危险，因此测量高转速不理想时。 图(b )是闭磁路变磁通式传感器，由安装在旋转轴上的内齿齿轮和外齿齿轮、永久吸铁石和加感线圈构成，内外齿轮的齿数相同。 当旋转轴与被测量旋转轴相连时，外齿齿轮不动，内齿齿轮与被测量轴一起旋转，内齿齿轮的相对旋转使空气隙磁敏电阻产生周期性的变化，引起磁路中的磁通的变化，在线圈内产生周期性变化的感生电动势。 很明显，感应电位的频率与被测定转速成正比。7.1.2磁电感应式传感器的基本特性测定电路与磁电传感器电路连接，磁电传感器的输出电流Io为式中： Rf测定电路输入电阻； r线圈等效电阻。 传感器的电流灵敏度为=、但是传感器的输出电压和

4、电压灵敏度分别为、b值大、灵敏度也大，因此请选择b值大的硬磁材料。线圈的平均长度大也有助于灵敏度的提高，这是有条件的， 线圈电阻和指示器电阻的匹配问题如图7.3所示，传感器相当于一个电压源，所以指示器为了从传感器得到最大功率，线圈的电阻必须与指示器的电阻相等。 线圈的发热问题传感器线圈发生感生电动势，施加负荷后，线圈中流过电流发热。 传感器的工作温度发生变化、受到外部磁场、受到机械振动或冲击时，检验误差的灵敏度发生变化，从而产生检验误差。 那个相对误差是非线性误差。 主要原因是当磁电式传感器进行测量时，传感器线圈有电流流动，线圈产生一定的交变磁通，该交变磁通重日式榻榻米，其影响可分为：温度误差

5、、温度误差补偿方法：构造允许的情况下，在传感器的吸铁石下设置热磁分支，进行温度补偿。在被测量物的振动频率比传感器的固有频率低的情况下，随着振动频率变高，传感器的灵敏度显着增加的动态特性和振动频率远远大于传感器的固有频率的情况下，传感器的灵敏度接近一定，基本上不随频率变化，即，在该频率范围内， 传感器的输出电压与振动速度有比例关系，如果该频带是传感器的理想工作频带，即振动频率更高(过大)，则线圈阻抗增加，随着振动频率的增加，传感器灵敏度反而降低。7.1.2测量电路、7.1.3磁电感应式传感器的应用、磁电感应式振动速度传感器、磁电感应式力矩传感器、电磁产水量校正、7.2霍尔式传感器将电流通电导体或半导体处于与电流垂直的磁场中的霍尔效应所产生的电动势称为霍尔电位。 霍尔效应的产生是运动电荷受到磁场中的洛伦兹力上的作用的结果。霍尔器件、霍尔器件的基本特性、线性特性和开关特性的不等电阻负载特性温度特性、霍尔器件的零二进制位误差和补偿、不等电动势的补偿、寄生现象直流电动势的补偿元件安装成尽可能使电极欧姆接触，均匀地散热。 欧姆联